标准直齿圆柱齿轮强度校核计算.ppt

假设：单齿对啮合，力作用在节点Ｐ，不计Ｆf 轮齿间的法向力Ｆ轮齿间的法向力Ｆn, 沿啮合线指向齿面沿啮合线指向齿面 1. ＦＦn 的分解的分解：： Ｆn －圆周力Ｆ圆周力Ｆt ： ＼径向力Ｆ径向力Ｆr ： 2. 作用力的大小作用力的大小：：沿节圆切线方向指向齿面沿节圆切线方向指向齿面沿半径方向指向齿面（轮心）沿半径方向指向齿面（轮心） ＦＦt＝＝2ＴＴ1／ｄ／ｄ1 (9-13) ＦＦr＝Ｆ＝Ｆt·ｔｔgα Ｔ1 －小齿轮传递的转矩Ｎ·mm ｄ1 －小齿轮节圆直径mm; α－啮合角(一) 轮齿的受力分析 §10—5 标准直齿圆柱齿轮传动强度计算标准直齿圆柱齿轮传动强度计算3. 作用力的方向判断及关系：作用力的方向判断及关系：ＦＦt －Ｆ－Ｆt1(主主):Ft1Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2Ft2Fr2ＦＦr1 ＦＦr2与Ｖ与Ｖ1 反反向向 与Ｖ与Ｖ2 同同向向＼Ｆ＼Ｆt2 (从从) :｝｝—分别指向各自轮心分别指向各自轮心※：画受力图时，各分力画在啮合点上关系：ＶＶ1 = －－ ＶＶ2关系：ＦＦt1 = －－ＦＦt2 ＦＦr1 = －－ＦＦr2计算点：法向力Ｆn作用在齿顶且假设 为单齿对啮合，轮齿为悬臂梁危险截面：齿根某处—30°切线法确定拉应力拉应力→加速裂纹扩展加速裂纹扩展→只计弯曲拉应力只计弯曲拉应力(二二) 齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算齿根危险截面的弯曲应力为：齿根危险截面的弯曲应力为：弯曲强度校核公式：弯曲强度校核公式：令：令：——齿形系数齿形系数 表10—5 考虑齿根应力集中的影响齿根应力集中的影响引进应力校正系数应力校正系数YSa， YFa、YSa与模数无关，只与齿形（齿数）有关其中： Ft=2T1／d1 m=d1／z1齿宽系数齿宽系数 ：：Φd=b／／d1 （（ 重要）重要） 表10—7弯曲强度设计公式：弯曲强度设计公式：(三三) 齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算★ 由公式计算出 模数去套标准套标准有曲率的齿廓接触点→接触应力→赫兹公式计算点：节点计算点：节点→单齿对啮合单齿对啮合曲率半径曲率半径=？？令：pca=Fca／L计算点：节点计算点：节点→单齿对啮合单齿对啮合→综合曲率半径为综合曲率半径为——综合曲率半径综合曲率半径 —弹性影响系数弹性影响系数 表10—6则有：u=z2／z1（=d2／d1=i ）——齿数比齿数比标准齿轮，节圆标准齿轮，节圆=分度园分度园，则ρ1=d1sinα／2 代入得：——区域系数区域系数，标准直齿为 齿面接触齿面接触强度强度 校核公式校核公式若将ZH= 2.5 代入，可得：齿面接触强度齿面接触强度设计公式设计公式齿面接触强度公式齿面接触强度公式（四）齿轮传动强度计算说明（四）齿轮传动强度计算说明⒈⒈ 因配对齿轮因配对齿轮σH1 =σH2，按接触设计时取，按接触设计时取 [σH] 1 与与[σH] 2的的较小者较小者代入设计公式代入设计公式 2. 硬齿面齿轮传动，材料、硬度一样，设计时硬齿面齿轮传动，材料、硬度一样，设计时 分别按两种强度设计，取较大者为计算结果分别按两种强度设计，取较大者为计算结果弯曲强度公式：弯曲强度公式： 3. 因Z1≠Z2→YFa1YSa1与与YFa2YSa2不同不同→σF1 与σF2　不同即两轮弯曲应力不同两轮弯曲应力不同，而[σF1]与与[σF2]不同 →设计取取 比值YFa1YSa1 ／／ [σF1]与与YFa2YSa2 ／／ [σF2] 的的较大者较大者代入代入4.设计时，初选K=Kt=1.2~1.4→计算出d1t(mnt)→5.　 计算KvKαKβ→计算K→修正㈠㈠齿轮传动的设计参数选择齿轮传动的设计参数选择　　§10—6 齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择⒈⒈ 压力角压力角α的选择的选择: 一般齿轮 α=20°； 航空用齿轮α=25°⒉⒉ 齿数的选择：齿数的选择： d1一定，齿数Ｚ一定，齿数Ｚ1 ↑→重合度重合度↑平稳性好平稳性好 →m小小→加工量加工量↓，但齿轮弯曲强度差，但齿轮弯曲强度差闭式闭式软齿面软齿面 ：Ｚ1宜取多→提高平稳性，ＺＺ1 =20~40开式或闭式硬开式或闭式硬齿面齿面：Ｚ1宜取少→保证轮齿弯曲强度 ＺＺ1 ≥17 (ha*=1,C*=0.25) ㈡ 齿轮传动的许用应力齿轮传动的许用应力　 φd ↑→ b ↑ →承载能力↑ 表10—7 但载荷分布不 均匀↑→应取得适当 计算（实用）齿宽 ： b= φd d1 B1=b+5~8 B2=b齿轮的许用应力：齿轮的许用应力：⑴⑴ 疲劳强度安全系数疲劳强度安全系数 S 接触：接触： S=SH=1 弯曲弯曲: S=SF⒊⒊ 齿宽系数齿宽系数φd 的选择：的选择：⑵⑵ 齿轮的疲劳极限齿轮的疲劳极限σlim ：接触：接触：σlim=σHlim_ 依材料、热处理、硬度查图10—21弯曲弯曲: σlim=σFE 依材料、热处理、硬度查图10—20 取中间偏下值，即在取中间偏下值，即在MQ与与ML中间选值中间选值⑶⑶寿命系数寿命系数KN——考虑应力循环次数影响考虑应力循环次数影响接触：接触： KN = KHN_ ——由N查图10—19弯曲弯曲: KN = KFN ——由N查图10—18 N=60njLh n——齿轮的转速（r／min） j——齿轮转一周时，同一齿面参加啮合的次数 Lh——齿轮的工作寿命 Lh=年数年数×300×班数班数×8（（h））㈢ 齿轮精度的选择齿轮精度的选择　（表10—8）㈣㈣ 齿轮设计基本步骤齿轮设计基本步骤选材料、精度、选材料、精度、Z、、φd设计计算（设计计算（d或或m））（校核计算）（校核计算）尺寸计算尺寸计算 结构设计及零件图结构设计及零件图→由接触、弯曲由接触、弯曲设计出模数，依设计出模数，依强度特点取其中强度特点取其中一个套标准。

适一个套标准适当调整齿数当调整齿数←。